[發明專利]LED調光器兼容性的系統和方法

無效

• 申請號: 201280060706.6
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103975650A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: M·T·默多克
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

背景技術

調光開關是允許用戶通過簡單轉動旋鈕或滑動條從近乎暗淡調整到全亮的光照水平的有用的電氣組件。早期的調光開關具有調整光照水平的非常簡單的解決方案，即可變電阻器。利用可變電阻器，所述電阻器的總電阻通過調整電荷必須經過的電阻材料的距離來進行調整。在電荷移動通過電阻器時，能量以熱量的形式失去。串聯電路中的電阻器引起電路中的電壓降，減少可用于其他負載的能量(例如，燈泡)。燈泡兩端的減少的電壓將降低其光輸出。

這種解決方案的問題是大量的能量損失加熱電阻器，這不利于照亮房間，但仍然消耗能源成本。除了低效以外，這些開關往往是累贅和潛在危險的，這是由于可變電阻器釋放大量熱量。

代替將燈泡的能量轉移到電阻，現代的調光開關快速關閉和接通燈電路，以降低流過電路的總能量。燈泡電路每秒被關斷很多次。開關周期圍繞交流(AC)波動建立。AC電流在起伏的正弦波中具有變化的電壓極性，其從正電壓波動到負電壓。現代的調光開關在每次電流反向時(就是說，每逢有零電流穿過電路時)自動關斷燈泡電路。發生這種情況是每個周期兩次，或每秒120次。當電壓返回達到一定的電平時，再打開燈電路。

這個打開值基于調光開關旋鈕或滑動條的位置。如果調光器被轉到較亮的設置，將在切斷后快速接通。電路在周期的大部分時間接通，因此其向燈泡供應每秒更多的能量。如果調光器被設置較低的光亮，電路將等待直到周期中的稍晚再接通。這種開關電路中的中心元件是三極管交流開關，或雙向三極管開關。

雙向三極管開關是較小的半導體器件，類似于二極管或晶體管。雙向三極管開關具有連接到電路兩端的兩個端子和用于觸發導通的第三柵極端子。兩個端子之間總是有電壓差，但是其隨著交流電流的波動而變化。就是說，當電流以一個方向移動時，第一端子帶正電，而第二端子帶負電，以及當電流以另一個方向移動時，第一端子帶負電，而第二端子帶正電。

柵極通過可變電阻器的方式也被連接到電路。這種可變電阻器以與較舊的調光開關設計中的可變電阻基本相同的方式工作，但是其不浪費相當多的能量來產生熱量。雙向三極管開關作為電壓驅動的開關動作，其利用控制開關動作的柵極上的電壓，以及可變電阻器控制柵極上的電壓。

當端子間存在正常的電壓以及柵極上有較小的電壓時，雙向三極管開關像斷開的開關一樣動作(其不會導電)。一旦足夠的電壓被施加到柵極，其開始導電。雙向三極管開關具有其保持導通所需要的最小“保持電流”。如果這種保持電流不滿足，雙向三極管開關將斷開，無論調光器或負載存在多少電壓。如果這種保持電流在典型AC期間不滿足，雙向三極管開關會重復觸發，產生非預期的操作例如多個接通/斷開周期。

實際的順序取決于電流的方向改變，就是說，AC周期的哪一部分存在于雙向三極管開關之間。通過使用用于不同光源例如發光二極管(LED)的雙向三極管開關，引入了以前的解決方案迄今未解決的需求。

發明內容

示例實施例提供LED調光器兼容性的系統和方法。

系統的示例實施例包括具有至少一個LED的LED照明器件；以及被連接在LED照明器件與到LED照明器件的AC輸入之間的功率因數校正(PFC)控制器。PFC控制器經配置確定LED照明器件是接收來自直接AC線路、后沿調光器還是來自前沿調光器的AC輸入；以及基于所述確定控制被連接到LED照明器件的柵極晶體管。

其他實施例提供所述系統的方法和LED調光器兼容性的方法。示例方法包括確定LED照明器件是接收來自直接AC線路、后沿調光器還是來自前沿調光器的AC輸入；以及基于這樣的確定控制被連接到LED照明器件的功率因數校正(PFC)電路的柵極晶體管。

附圖說明

圖1示出用于白熾燈泡的墻壁調光器的示例實施例的電路圖。

圖2示出用于白熾燈泡的后沿調光器的示例實施例的電路圖。

圖3示出圖2的后沿調光器的電壓和電流曲線的示例實施例的信號圖。

圖4示出被用于控制前沿調光器中的調光的相位角的示例實施例的信號圖。

圖5示出被用于控制后沿調光器中的調光的相位角的示例實施例的信號圖。

圖6示出升壓功率因數控制器電路的示例實施例的電路圖。

圖7示出結合調光開關的圖6的升壓功率因數控制器電路的示例實施例的電路圖。

圖8示出具有智能PFC控制器的圖7的升壓功率因數控制器電路的示例實施例的電路圖。

圖9示出圖8電路的各種調光器輸出和開關控制信號的示例實施例的信號圖。